Порожнисте м’яке крило з повітрозбірником біля носка профілю і профільованою щілиною на верхній поверхні

Реферат: Запропоновано порожнисте м'яке крило з повітрозбірником біля носка профілю, що включає нижню поверхню, верхню поверхню і нервюри, причому верхня поверхня забезпечена кишенями, які створюють щонайменше один канал, що звужується, з виходом потоку через щілину у верхній поверхні крила. UA 98558 C2 UA 98558 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Порожнисте м'яке крило з повітрозбірником біля носка профілю і профільованою щілиною на верхній поверхні. Транспортування; Повітроплавання, авіація, космонавтика; Літальні апарати важчі за повітря. У м'якому крилі, формоутворення якого обумовлюється надлишковим тиском в його внутрішній порожнині, що отримується при гальмуванні набігаючого потоку в повітрозбірнику біля носку профілю, а також натягненням стропної системи, виріз під повітрозбірник знижує аеродинамічну якість профілю. Крім того, порожниста конструкція профілю утрудняє оснащення крила механізацією, а спроби збільшення кривизни профілю на злітно-посадочних режимах маніпуляціями зі стройною системою приводять до зламів поверхонь крила. Засоби управління пограничним шаром і кривизною профілю м'якого крила можуть поліпшити як його аеродинамічну якість, так і його несучі властивості на злітно-посадочних режимах, тим самим роблячи літальний апарат з м'яким крилом менш чутливим до погодних умов, збільшуючи діапазон його експлуатаційних швидкостей і зменшуючи потрібну площу його несучої поверхні. Раніш робилися спроби управління пограничним шаром на верхній частині порожнистого крила через щілини в його поверхні, проте це не принесло істотного поліпшення несучих характеристик крила, при цьому ускладнив і обважив його конструкцію. Найбільш близьким технічним рішенням до того що заявляється і прийнятим за прототип є крило, описане United States Patent № 4,191,349 від 4 березня 1980 року. Прототипом є порожнисте м'яке крило з повітрозбірником біля носку профілю, що включає нижню поверхню, верхню поверхню і нервюри, і що має щонайменше одну щілину на своїй верхній поверхні, причому отвір цієї щілини направлений у бік задньої кромки крила, так, щоб направити потік, що виходить з щілини, уздовж поверхні цього крила. Недоліком даного технічного рішення є те, що перед щілиною відсутній канал, що звужується, унаслідок чого повітря, що виходить з щілини, недостатньо прискорюється, і додаткової зони зниженого тиску на верхній поверхні крила не виникає. Крім того, отвір щілини, направлений у бік задньої кромки крила, порушує плавність контуру профілю, утворюючи «сходинку». В результаті аеродинамічна якість крила описаної вище конструкції виявилася не вищою, ніж в крила, що не має щілин на своїй поверхні. Не розширився також і діапазон допустимих кутів атаки крила. Внаслідок цього крила описаної вище конструкції в даний час не використовуються. Винахід направлений на поліпшення аеродинамічних характеристик профілю порожнистого м'якого крила з повітрозбірником. Винаходом є порожнисте крило з повітрозбірником біля носка профілю, що відрізняється тим, що в його порожнині виконані кишені (см. поз. 1 фіг. 1, 2, 3), створюючи щонайменше один канал, що звужується, з виходом через щілину у верхній поверхні крила. Канал, що звужується, в порожнині крила утворює подібність другого носку профілю, і оточуючий його потік створює додаткову підсмоктуючу силу, покращуючи аеродинамічну якість профілю. Крім того, перетворення частини надлишкового тиску усередині порожнистого крила в тонкий високошвидкісний струмінь, що видувається на його верхню поверхню, приводить до створювання на цій поверхні додаткової зони зниженого тиску, що відсовує зрив потоку з верхньої поверхні крила на більші кути атаки. Останнє дозволяє: • повертати задню частину профілю відносно передньої, збільшуючи тим самим кривизну профілю (див. фіг. 3) без утворення складок на нижній поверхні крила, використовуючи вказані кишені разом з розділенням нервюр на передню і задню частини, що підтримують кожна свою кишеню; • змінювати настановний кут крила цілком, або збільшувати кривизну крила при підтягуванні його задньої частини з утворенням складки по нижній поверхні, використовуючи вказані кишені без розділення нервюр. Для оцінки отримуваного ефекту розглянемо форми профілів, що отримуються з вихідного NACA 4415, і розподіл тиску на них при Re=2196294 і куту атаки 10 градусів. Градація тиску на всіх фігурах однакова. Форма і розподіл тиску на вихідному профілі показана на фіг. 4. Форма профілю з повітрозбірником і розподіл тиску на нім показана на фіг. 5. Форма профілю зкишенями, створюючими профільовану щілину, і розподіл тиску на нім показана на фіг. 6. Форма профілю з кишенями, створюючими профільовану щілину, при відхиленні задньої частини профілю на кут 20 градусів відносно передньої частини, і розподіл тиску на профілі показані на фіг. 7. 1 UA 98558 C2 Чисельний аеродинамічний розрахунок (використана програма Flowvision ver.2.3) показує наступні основні характеристики профілів на заданому режимі: Номер фігури 1 2 3 4 5 10 15 20 25 Cx 0.087371 0.09917 0.08921 0.257864 Су 1.151827 1.052378 1.201745 1.908809 Як бачимо, повітрозбірник погіршує характеристики профілю, а канал, що звужується, з щілиною нівелює це погіршення. Крім того, при відгинанні задньої частини профілю помітно значний приріст підіймальної сили. Збільшення кривизни профілів, показаних на фіг. 3 і 7, досягається підтягуванням заднього ряду стропів. Середній ряд стропів знаходиться на лінії вигину. Винахід може бути здійснений без істотної переробки технології виготовлення м'якого крила. Якщо конструктивних елементів для полегшення відгинання задньої частини крила не передбачається, то у порівнянні із звичайним крилом нова конструкція відрізняється лише розділеним на передню і задню частини верхнім полотнищем, яке пришивається до нервюр звичайним засобом. Якщо конструктивні елементи для полегшення відгинання задньої частини крила передбачаються, то їх реалізація допускає різні варіанти, наприклад: • у показаному на Фіг. 8 крилі еластичний шнур в обплетенні 4, пропущений між швами, що стикують сусідні полотнища верхньої передньої поверхні крила 2 і закріплений на крилі за допомогою люверсів 5 і вузлів 6, забезпечує нерозмикання щілини при виводі крила, і при цьому не перешкоджає відгинанню його задньої кромки у разі потреби. Від зморщування відповідну до щілини кромку переднього верхнього полотнища оберігає накладка з матеріалу підвищеної жорсткості 7; • у показаному на Фіг. 9 крилі, що має цілісні нервюри (контур нервюри в місцях проходу повітря умовно не показаний), нижнє полотнище за третім рядом стропів має виїмку 8, частково закриту накладкою 9. В області виїмки створюється знижений в порівнянні з останньою порожниною крила тиск, що полегшує відгинання задньої кромки крила у разі потреби, а цілісні нервюри забезпечують нерозмикання щілини. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 Порожнисте м'яке крило з повітрозбірником біля носка профілю, що включає нижню поверхню, верхню поверхню і нервюри, яке відрізняється тим, що верхня поверхня забезпечена кишенями, які створюють щонайменше один канал, що звужується, з виходом потоку через щілину у верхній поверхні крила. 2 UA 98558 C2 3 UA 98558 C2 4 UA 98558 C2 5 UA 98558 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6